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Aider les essaims de drones à évoluer dans le ciel en toute sécurité

Des chercheurs développent une stratégie automatisée de planification de trajectoire et d’évitement des collisions destinée aux essaims de drones qui évoluent dans le ciel européen.

Économie numérique
Transports et Mobilité

Le secteur des drones est en pleine expansion en Europe, où il fournit des services dans de nombreux environnements, notamment en zone urbaine. L’entreprise commune Single European Sky ATM Research (SESAR) – le pilier technologique de l’initiative Ciel unique européen de l’UE – estime qu’environ 200 000 drones commerciaux et gouvernementaux seront en service d’ici 2035, et 395 000 d’ici 2050. Mais lorsque viendra le temps où nous ne nous étonnerons plus de voir de nombreux drones évoluer dans le ciel au-dessus de nos têtes, comment pourrons-nous éviter et gérer les embouteillages et les collisions de drones? Dans cette perspective, des chercheurs soutenus par le projet LABYRINTH, financé par l’UE, ont conçu, mis en œuvre et analysé une stratégie de planification de trajectoire et d’évitement des collisions pour des systèmes multi-drones dans des environnements 3D. «L’objectif principal du projet est d’intégrer un certain degré d’automatisation, de sorte qu’un opérateur puisse contrôler une petite flotte de 10 drones au maximum à partir d’une seule station au sol», explique Luis E. Moreno, coordinateur du projet LABYRINTH à l’Université Charles III de Madrid (UC3M), dans un article publié sur le site web «Space War». «Le principe est le suivant: l’opérateur définit la mission à accomplir (par exemple, surveiller le trafic dans une zone donnée) et le système convertit automatiquement cette mission en un ensemble d’itinéraires que chaque drone doit suivre, en calculant automatiquement des itinéraires alternatifs le cas échéant.»

Zones, itinéraires et restrictions de circulation

Pour élaborer leur stratégie de planification des itinéraires et de prévention des collisions des essaims de drones, l’équipe de recherche a commencé par concevoir un modèle 3D qui simule un environnement urbain dans lequel les chercheurs ont établi deux zones de décollage et d’atterrissage. Les drones ont ensuite été chargés d’effectuer des missions aller et retour depuis et vers des points choisis de manière aléatoire. Les véhicules ont calculé des trajectoires fluides et optimales (en termes de distance et de temps) à l’aide d’un algorithme de planification appelé «Fast Marching Square», qui peut aisément intégrer d’autres restrictions de trafic. Ces restrictions incluaient notamment des vols à différentes altitudes pour garantir une certaine distance de sécurité entre les drones et une gestion spéciale du trafic dans les zones proches des aires de décollage et d’atterrissage, ainsi que dans les zones proches des points cibles de la mission. Les conflits qui n’ont pu être résolus par ces mesures ont été traités par des contrôles de distance pour l’identification des conflits et par un contrôle de vitesse basé sur les priorités. L’étude LABYRINTH (UNMANNED TRAFFIC MANAGEMENT 4D PATH PLANNING TECHNOLOGIES FOR DRONE SWARM TO ENHANCE SAFETY AND SECURITY IN TRANSPORT) a été publiée dans la revue «Sensors». Cette stratégie est développée dans le cadre de l’U-space, un nouveau système conçu pour assurer un accès sûr, efficace et sécurisé à l’espace aérien pour un grand nombre de drones. Son objectif est de créer les conditions nécessaires au fonctionnement en toute sécurité des aéronefs pilotés et non pilotés et d’éviter les collisions entre les drones et d’autres aéronefs. Francisco Valera, également de l’UC3M, fait remarquer: «Les contrôleurs aériens ont recours à l’ATM (gestion du trafic aérien) pour gérer en toute sécurité le trafic des avions commerciaux. Il est tout aussi impératif de développer un système de gestion du trafic sans pilote (UTM) qui permette aux drones de partager l’espace aérien avec d’autres drones et aéronefs.» Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet LABYRINTH

Mots‑clés

LABYRINTH, drone, essaim de drones, trafic, transport, aéronef, évitement des collisions